Náš svět patří bakteriím a archeím. Je jich opravdu hodně, jejich společnost je pestrá, mnohem pestřejší, než jsme si ještě donedávna mysleli. Kdysi dávno došlo k tomu, že nejspíš nějaké archeum sežralo bakterii z příbuzenstva mitochondrií, oproti slušným zvyklostem ji nestrávilo, ale naproti tomu s ní uzavřelo smlouvu o vzájemně výhodné spolupráci. Nebýt této prastaré souhry okolností, Zemi by dodnes vládli mikroskopičtí páni tvorstva.
Osud tomu ale na štěstí chtěl jinak, a tak tehdy vznikla skupina Eukaryota, zahrnující všechny zbývající jednobuněčné i mnohobuněčné větve života. Podle všeho máme my eukaryota více společného s archei, než s bakteriemi – například methionin jako startovní aminokyselinu syntézy proteinů nebo přítomnost nekódujících úseků čili intronů uvnitř genů.
Unikátní vlastností eukaryot, kterou se lišíme od bakterií i od archeí, je – kromě nápadně větší velikosti buněk a uspořádání DNA v lineárních a nikoliv kruhových chromozómech – přítomnost tzv. endomembránového systému. Stručně řečeno, původní buněčná membrána – sama o sobě pozoruhodná struktura tvořená dvěmi vrstvami fosfolipidů, která bakterie a archea obaluje jako pytlík – je u eukaryot různě zohýbaná a uspořádaná do vzájemně propojených struktur.
Ty rozdělují vnitřek eukaryontní buňky na různě specializované útvary – hrubé a drsné endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a především buněčné jádro ukrývající poklad dědičné informace. Nic z toho u bakterií ani u archeí nenajdete. Naše představa evoluce eukaryontních organismů z archeí je v hrubých rysech hotová, její konkrétní podoba, ale zatím povětšinou zůstává zahalena tajemstvím.
Výzkumný tým pod vedením Michaela P. Routa přišel se zřejmě zásadním objevem klíčového prvku, který umožnil vznik endomembránového systému a tím pádem start evoluce všech eukaryot. Ve své studii popsali trojrozměrnou strukturu základního stavebního kamene pórů jaderné membrány eukaryot, konkrétně u kvasinek. Póry jaderné membrány jsou komplikované proteinové vstupní dveře, které slouží ke komunikaci mezi prostředím buněčného jádra a okolní buněčnou cytoplazmou. Menší molekuly, například ionty, mohou těmito póry libovolně procházet tam a zpět, průchod větších molekul, především proteinů a řetězců RNA, póry regulují.
Badatelé jsou přesvědčeni, že v podobně základní stavební složky pórů jaderné membrány „vykopali“ živoucí fosílii, která nyní pomůže objasnit samotný mechanismus vzniku eukaryot.
Pokud jde o evoluci Eukaryot, klíčovým zlomem byl zřejmě okamžik, kdy před nějakými 2 až 3 miliardami let předek eukaryontní buňky dokázal ve své buňce vytvořit specializované okrsky (v biologické hantýrce „kompartmenty“), nyní sloužící jako místa jednotlivých dějů metabolismu, co jich jen ta která buňka dokáže předvést.
Jedna z hypotéz o vzniku eukaryontní buňky předpokládá, že endomembránový systém vytvořila dávná archea se schopností výrazně ohýbat svoji buněčnou membránu, pro která tím pádem nebyl problém vybudovat vnitřní membránové struktury nebo pohlcovat jiné organismy. Výsledky zmíněné studie naznačují, že nově objevený základní stavební komplex pórů jaderné membrány – Nup84 – mohl být oním molekulárním umělcem, jenž vymodeloval převratné membránové struktury.
Každý pór jaderné membrány představuje masivní proteinový hyperkomplex zahrnující přes 400 podjednotek. Vlastní komplex Nup84 tvoří 7 proteinů. Póry jsou cylindrické útvary pravidelně pokrývající jadernou membránu – spojují vnitřní a vnější vrstvu membrány ostře ohnutou pórovou membránou. Nup84 je právě tam, kde je ohnutí největší. Analýza proteinů Nup84 odhalila, že mají zajímavé a unikátní prostorové uspořádání.
Zároveň se zjistilo, že architektura Nup84 je nesmírně konzervativní – sdílejí ji póry jaderných membrán člověka i rostlin a pravděpodobně i všech ostatních eukaryot. Nakonec se ukázalo, že navlas stejnou strukturu proteinů mají tři hlavní třídy proteinových komplexů odpovídajících za sbalování membrán do kulovitých útvarů, vezikulů (vesicle-coating complexes), které vznikají v endomembránovém systému a hrají všestranně významnou úlohu v životních pochodech eukaryontní buňky.
Je více než pravděpodobné, že jak Nup84, tak tyto „balící“ komplexy pocházejí ze společného předka – dávného proteinového komplexu „membránového kutila“ jednodušší stavby.
Vzhledem k tomu, že se nepodařilo nalézt obdobu těchto struktur u bakterií nebo archeí, je nanejvýš pravděpodobné, že Nup84 a jeho „balící“ protějšky představují klíčovou evoluční novinku v souvislosti se vznikem endomembránového systému eukaryot a zároveň jeden ze stěžejních kroků v evoluci eukaryontní buňky.
Kreacionisté a jim podobní odpůrci spontánního vzniku života na Zemi často argumentují „dokonale fungující buňkou“, která je „tak složitá, že je její spontánní vznik nepředstavitelný.“
Ve světle komentovaných novinek i poměrně konzistentního pohledu na evoluci buněčné organizace nezbývá než u kreacionistů konstatovat patologický nedostatek představivosti a doporučit lékařské ošetření.
Ranný eukaryot
Pór jaderné membrány podle Routa. Bílé tečky mapují pozice jednotlivých proteinů tvořících pór jaderné membrány kvasinky. Pozice proteinů jsou orientovány podle centrální osy
Literatura
Původní zpráva: rockefeller.edu
Původní publikace: plosbiology
Pro zvědavce, co se nebojí memetické infekce – rozhodně ne hloupý kreacionistický komentář k tomuto objevu najdete vprostřed stránky: creationsafaris
Srovnání vědeckého a kreacionistického komentáře je velmi poučné a odhalí na jedné straně popularizační neschopnost vědeckých serverů a na straně druhé lstivou demagogii zručných kreacionistů.